Theoretical Investigation of Organic Molecules as a Candidate for Optoelectronic Applications

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

This work involves two novel scientific works, and can be abstracted as follows: The first study demonstrates thiophene/phenylene co-oligomers (TPCOs) molecular junctions of particular interest because of their electronic and structural features, which introduce them as suitable candidates for optical and thermoelectric applications. Utilizing the density functional theory (DFT) methods, and the Green’s function formalism, this work involves a theoretical investigation of optical, structural, electronic, and thermoelectric properties of thiophene/phenylene co-oligomers (TPCOs) with different molecular lengths. This work predicates an important result, which is an increase of the (TPCOs) units (P3T–P11T), and leads to a significant increase in the emission oscillator strength (𝑓𝑒𝑚) (1.6–4.5). In contrast, the lowest electrical conductance (0.1×10^-7) is presented via the longest molecular length (5.561 nm), while it exhibits the highest thermopower (-23.42 μV/K), which in turn leads to high ZT_e (1.93×10^-2). This may aid in innovating promising new candidates for the design of optical and thermoelectric devices, as well as the active mediums for lasers. The second study of this thesis exhibits a theoretical investigation using the density functional theory methods of electronic and spectral properties for a family of Oligo(phenylene-ethynylene) OPEs with pyridyl linker groups, with different transport connections para, ortho, and meta. These showed that changing the transport connections from para to meta or ortho results in changing the intensity of the absorption from (84248 a.u.) for the molecule PPP with three para transport connection points to (40809 a.u.) for the molecule MMM with three meta transport connection points, and the lowest value (5964 a.u.) of the absorption intensity is presented by the PMP molecule, whereas the highest value (87102 a.u.) is introduced via the OPO molecule. In addition, it could be observed that the maximum wavelength (λ_max) for all molecules lies in the visible region, with a fluctuation from (317 nm) for PMP to (372 nm) for MMM (365.4 nm). Based on these results, it can be concluded that changing the transport connections from para to meta or ortho not only affects the intensity of the absorption, but also leads to a displacement in wavelengths. In contrast, PPP, MPM, and OPO produce the highest f_em (2.08, 2.145, and 5.15 respectively), while MMM and PMP show the lowest f_em (0.154 and 0.145 respectively).

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

05fb2782-6f26-4dde-9a90-a30f462e7b11

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

993919_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

دراسة نظريه لجزيئات عضويه مرشحه للتطبيقات لكهروضوئيه

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"صبا رزاق سلمان فهد","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"عدي اركان عباس العويدي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Theoretical Investigation of Organic Molecules as a Candidate for Optoelectronic Applications

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تتضمن هذه الدراسة عملين علميين جديدين، ويمكن تلخيصهما على النحو التالي: توضح الدراسة الأولى أن الوصلات الجزيئية للثيوفين/فنيلين المشترك ((TPCOs لها أهمية خاصة بسبب مميزاتها الإلكترونية والتركيبية، والتي تقدم كمرشح مناسب للتطبيقات البصرية والكهروحرارية. تم استخدام نظرية كثافة الحالات مع نظرية كرين لحساب الخصائص التركيبية والبصرية والإلكترونية والكهروحرارية لجزئيات الثيوفين/فنيلين المشترك ((TPCOs باطوال جزيئية مختلفة، حيث إن زيادة وحدات الثيوفين/فنيلين المشترك ((TPCOs من (P3T-P11T) ينتج عنها زيادة في قوة مذبذب الانبعاث من ((1.6 - 4.5. وفي هذا السياق تم الحصول على قيم منخفضة للتوصيل الكهربائي ((0.1×10^-7 عند أطول طول جزيئي 5.561 nm))، بينما تظهر هذه الجزيئات أعلى قدرة حرارية (-23.42 µV/K) مما يؤدي بدوره إلى أعلى معامل جودة ((1.93×10^-2). هذا كله يساعد في ابتكار مرشحات واعدة لتصميم أجهزة كهروحرارية، بالإضافة إلى كونها تصلح كأوساط ليزر فعالة. تعرض الدراسة الثانية لهذه الأطروحة تحقيقًا نظريًا باستخدام طرق نظرية الكثافة الوظيفية للخصائص الإلكترونية والطيفية لعائلة من وحدات أوليغو (فينيلين-إيثينيلين) OPEs مع مجموعات ربط بيريديل، مع نقاط ربط مختلفة para، ortho و meta. حيث تبين من هذه الدراسة أن اختلاف مواقع ربط الذرات من para إلى ortho إلى meta يؤدي إلى تغيير في شدة الامتصاص من أعلى قيمة (a.u. 84248) للجزيء نوع PPP مع ثلاث نقاط ربط نوع para إلى (a.u. 40809) للجزيء نوع MMM مع ثلاث نقاط ربط نوع meta، وأقل قيمة (a.u. 5964) لكثافة الامتصاص تم تقديمها بواسطة جزيء منوع PMP، في حين أن أعلى قيمة (87102 a.u) تم إدخالها عبر جزيء نوع OPO. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ملاحظة أن أطول طول جزيئي (λmax) لجميع الجزيئات يكون ضمن المنطقة المرئية، حيث يتذبذب من 317 نانومتر لـ PMP إلى 372 نانومتر لـ 365.4 نانومتر. بناءً على هذه النتائج، يمكننا أن نستنتج أن تغيير مواقع ربط الذرات من para إلى ortho إلى meta لا يؤثر فقط على شدة الامتصاص، بل يؤدي أيضًا إلى إزاحة في الأطوال الموجية. بالإضافة إلى أن الجزيئات نوع PPP و MPM و OPO تنتج أعلى قوة مذبذب انبعاث (2.08, 2.145, 5.15 على التوالي)، بينما تظهر MMM و PMP أدنى قوة مذبذب انبعاث (0.154, 0.145 على التوالي).

كلمات الباحثين

Thiophene, Phenylene, OPEs, Electronic properties, Optical properties, Emission oscillator strength, Thermoelectric, Wavelength, Absorption intensity

إشراف وإعداد

الإشراف

عدي اركان عباس العويدي

الإعداد

صبا رزاق سلمان فهد

الاقتباسات الببليوغرافية